Monowarstwy nanocząstek srebra – charakterystyka QCM

Transkrypt

IKiFP
im. J. Habera
PAN
Monowarstwy nanocząstek srebra –
charakterystyka QCM
Katarzyna Kubiak, Zbigniew Adamczyk, Monika Wasilewska, Aneta Michna, Krzysztof Jamroży
Projekt nr POIG.01.01.02-12-028/09 “Funkcjonalne nano i mikrocząstki - synteza oraz zastosowania
w innowacyjnych materiałach i technologiach (FUNANO)”
F
U
N
A
N
O
Cel pracy:
pomiar w warunkach in‐situ, kinetyki
adsorpcji nanocząstek na powierzchni
złota oraz ditlenku krzemu
QCM–D (ang. Quartz Crystal Microbalance) ‐
‐ Mikrowaga Kwarcowa z pomiarem dysypacji
• metoda
umożliwiająca
monitorowanie
w warunkach in‐situ zaadsorbowanej masy
oraz grubości zaadsorbowanej warstwy
cząsteczek na powierzchni sensora QCM,
z równoczesną obserwacją strukturalnych
(elastycznych) właściwości tej warstwy.
• model Sauerbrey’a
∆
·∆
gdzie:
Δm – masa [ng/cm2]
C = 17.7 ng Hz‐1 cm‐2 stała, mówiąca o czułości
kryształu
fn – częstotliwość n‐tego nadtonu [Hz]
n = 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13 ‐ numer nadtonu
Zastosowanie nanocząstek srebra:
 medycyna,
 przemysł farmaceutyczny,
 przemysł spożywczy,
 przemysł kosmetyczny,
 przemysł włókienniczy,
 elektronika,
 kataliza,
 technologie wspierające ochronę środowiska,
 opatrunki antyseptyczne.
Charakterystyka nanocząstek srebra
25
-20
20
-30
 [mV]
dH [nm]
-40
Zależność potencjału zeta  oraz
średnicy hydrodynamicznej dH
w funcji siły jonowej I
15
-50
10
-60
5
-70
10-6
10-5
10-4
10-3
10-2
10-1
10-5
10-4
10-3
I [M]
10-2
I [M]
25
-20
20
Zależność potencjału zeta  oraz
średnicy hydrodynamicznej dH
w funcji pH
-40
15
 [ mV ]
dH [nm]
-60
10
-80
5
4
6
8
pH
10
12
2
4
6
8
10
12
pH
0,20
1600
0,18
1400
adsorpcja nanocząstek
srebra
mass [ng / cm2]
1200
0,16
0,14
1000
0,12
odmywanie
800
 0,10
adsorpcja PAH
0,08
600
odmywanie
400
30 ppm, QCM
30 ppm, QCM
wyniki z pomiarów AFM
0,06
0,04
200
0,02
0
0
5
10
czas [min]
time
15
1/2
20
25
30
1/2
[min ]
Adsorpcja monowarstwy kationowego polielektrolitu
(PAH) oraz monowarstwy nanocząstek srebra.
0,00
0
20
40
60
80
100
120
140
160
t [min]
Osadzanie nanocząstek srebra na powierzchni
kryształu QCM (SiO2). Siła jonowa roztworu srebra
I = 10‐3 M, pH = 8.
M.Oćwieja, Z.Adamczyk, K. Kubiak, Tuning properties of silver particle monolayers via controlled adsorption–desorption processes, J. Coll. Int. Sci, 376 (2012) 1.
Charakterystyka polielektrolitu PDADMAC
• PDADMAC ‐ poly(diallyldimethylammonium chloride), polielektrolit kationowy
• masa cząsteczkowa Mw = 160 kg mol ‐1
• długość cząsteczki: ̴ 200 nm
Zależność ruchliwości elektroforetycznej µe oraz średnicy hydrodynamicznej dH w funkcji siły jonowej I roztworu polielektrolitu.
Z.Adamczyk, K.Jamroży, P.Batys, A.Michna, Influence of ionic strength on poly(diallyldimethylammonium chloride) macromolecule conformations in electrolyte solutions, J. Coll. Int. Sc, 435 (2014) 182
Kinetyka adsorpcji polielektrolitu PDADMAC
0,6
unoriented
0,5
2
 [mg/m ]
0,4
0,3
10 ppm, 10-3 M
10 ppm, 10-2 M
0,2
0,1
0,0
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
t [min]
Adsorpcja na powierzchni złotego kryształu QCM, stężenie polielektrolitu c = 10 ppm,
siła jonowa I = 10‐3 M, pH = 5.8.
Projektu nr POIG.01.01.02-12-028/09 “Funkcjonalne nano i mikrocząstki - synteza oraz zastosowania
Charakterystyka fibrynogenu
10-2 M
40
10-3 M
 [mV]
20
0
-20
-40
2
4
6
8
10
12
pH
Zależność ruchliwości elektroforetycznej µe oraz średnicy hydrodynamicznej dH w funkcji pH roztworu fibrynogenu.
M. Wasilewska, Z. Adamczyk, Fibrinogen adsorption on mica studied by AFM and in situ streaming potential measurements, Langmuir, 27(2011) 686
Kinetyki adsorpcji fibrynogenu
14
Adsorpcja fibrynogenu na powierzchni
złotego kryształu QCM.
Stężenie białka c = 5, 10, 20 ppm, siła
jonowa I = 10‐2 M, pH = 7.4 TRIS.
12
2
[mg/m ]
10
Silna hydratacja!
8
5 ppm
10 ppm
20 ppm
wyniki z pomiarów ruchliwości
elektroforetycznej i AFM; Fb/latex
6
4
Porównanie z wynikami pokrycia
powierzchni z pomiarów ruchliwości
elektroforetycznej i AFM (adsorpcja Fb
na
powierzchni
lateksów
polistyrenowych).
2
0
0
50
100
150
200
czas [min]
* A.Bratek‐Skicki, P.Żeliszewska, Z.Adamczyk, Human fibrinogen adsorption on latex particles at pH 7.4 studied by electrophoretic mobility and AFM measurements, Current Topics in Med. Chem., 14 (2014) 640.
Wnioski:
•
QCM‐D jest metodą umożliwiającą pomiary
w warunkach in‐situ kinetyki adsorpcji cząstek
koloidalnych, jak również charakterystyki
fizykochemicznej ich monowarstw;
•
Pomiary
z
wykorzystaniem
mikrowagi
kwarcowej są komplementarnymi do pomiarów
adsorpcji cząsteczek metodą potencjału
przepływu oraz AFM.
Dziękuję za uwagę…

Monowarstwy nanocząstek srebra – charakterystyka QCM

Transkrypt

Podobne dokumenty

L3 Michna - Instytut Katalizy i Fizykochemii Powierzchni PAN

Otwarcie Adamczyk - Instytut Katalizy i Fizykochemii Powierzchni

L4 Zeliszewska

Instrukcja obsługi do pobrania.